1. Technológia dopovania práškovým karbidom kremíka
Dopovanie vhodného množstva prvku Ce v práškovom karbide kremíka môže dosiahnuť stabilný rast monokryštálovej formy 4H-SiC. Praktické skúsenosti ukázali, že dopovanie prvkov Ce v práškových materiáloch môže zvýšiť rýchlosť rastu kryštálov karbidu kremíka, čím sa kryštály zrýchlia. Orientácia karbidu kremíka sa dá kontrolovať, čím sa smer rastu kryštálov stáva rovnomernejším a pravidelnejším. To zabraňuje tvorbe nečistôt v kryštáloch, znižuje tvorbu defektov a uľahčuje získanie kryštálov v monokryštálovej forme a vysoko kvalitných kryštálov. Môže zabrániť korózii na zadnej strane kryštálu a zvýšiť mieru monokryštálovej tvorby kryštálov.
2. Technológia riadenia gradientu axiálneho a radiálneho teplotného poľa
Axiálny teplotný gradient ovplyvňuje hlavne formu rastu kryštálov a účinnosť rastu kryštálov. Príliš malý teplotný gradient povedie k vzniku heterokryštálov počas procesu rastu kryštálov a tiež ovplyvní rýchlosť transportu plynných látok, čo má za následok zníženie rýchlosti rastu kryštálov. Vhodné axiálne a radiálne teplotné gradienty uľahčujú rýchly rast kryštálov SiC a udržiavajú stabilitu kvality kryštálov.
3. Technológia riadenia dislokácie v základnej rovine (BPD)
Hlavnou príčinou vzniku defektov BPD je, že šmykové napätie v kryštáli prevyšuje kritické šmykové napätieKryštál SiC, čo vedie k aktivácii sklzového systému. Keďže BPD je kolmý na smer rastu kryštálov, vzniká hlavne počas procesu rastu kryštálov a neskoršieho procesu chladenia kryštálov.
4. Technológia regulácie a riadenia pomeru zložiek plynnej fázy
V procese rastu kryštálov je zvýšenie pomeru uhlíka a kremíka a pomeru zložiek plynnej fázy v rastovom prostredí účinným opatrením na dosiahnutie stabilného rastu monokryštálovej formy. Pretože vysoký pomer uhlíka a kremíka môže znížiť koalescenciu veľkých krokov a zachovať dedičnosť rastových informácií na povrchu zárodočného kryštálu, môže potlačiť polymorfizmus.
5. Technológia riadenia nízkeho stresu
Počas procesu rastu kryštálov môže prítomnosť napätia spôsobiť, že vnútorné kryštálové rovinySiCohnúť sa, čo má za následok zlú kvalitu kryštálov a dokonca aj praskanie kryštálov. Okrem toho môže veľké napätie viesť k zvýšeniu dislokácií v základnej rovine doštičky. Tieto defekty môžu počas epitaxného procesu preniknúť do epitaxnej vrstvy, čo v neskoršej fáze vážne ovplyvní výkon zariadenia.
Tu je niekoľko metód na zlepšenie procesu znižovania napätia v kryštáli:
1. Upravte rozloženie teplotného poľa a procesné parametre, aby ste umožnili jednoduché použitie SiCrast kryštálovpokračovať za podmienok čo najbližších k rovnováhe.
2. Optimalizujte štruktúru a tvar téglika tak, aby kryštál mohol rásť čo najvoľnejšie v neobmedzenom stave.
3. Pokiaľ ide o fixáciu zárodočného kryštálu, upravte proces fixácie tak, aby sa znížil rozdiel v koeficientoch tepelnej rozťažnosti medzi zárodočným kryštálom a grafitovým držiakom počas zahrievania, čím sa minimalizuje vnútorné napätie v monokryštáli 4H-SiC. Bežným prístupom je ponechať 2 mm medzeru medzi zárodočným kryštálom a grafitovým držiakom.
4. Upravte proces žíhania kryštálov implementáciou žíhania s chladením v peci. Upravte teplotu a trvanie žíhania tak, aby sa úplne uvoľnilo vnútorné napätie v kryštáli.
Technológia prípravy vysokokvalitných monokryštálov karbidu kremíka (SiC) sa bude do budúcnosti vyvíjať niekoľkými kľúčovými smermi:
1. Zväčšovanie veľkosti doštičiek: Priemer kryštálov SiC sa z pôvodných milimetrov zvýšil na súčasné 6-palcové, 8-palcové a dokonca aj väčšie 12-palcové doštičky. Príprava väčších kryštálov SiC zvyšuje efektivitu výroby, znižuje náklady a spĺňa požiadavky zariadení s vysokým výkonom.
2. Zlepšenie kvality kryštálov: Vysokokvalitné kryštály SiC sú kľúčové pre vysokovýkonné zariadenia. Hoci sa dosiahol významný pokrok, stále pretrvávajú defekty, ako sú mikrotrubice, dislokácie a nečistoty, ktoré ovplyvňujú výkon a spoľahlivosť zariadení.
3. Zníženie výrobných nákladov: Relatívne vysoké náklady na prípravu kryštálov SiC obmedzujú jeho použitie v určitých oblastiach. Zníženie nákladov možno dosiahnuť optimalizáciou rastových procesov, zlepšením efektívnosti výroby a znížením nákladov na suroviny.
4. Implementácia inteligentnej výroby: S pokrokom v oblasti umelej inteligencie a veľkých dát bude technológia rastu kryštálov SiC čoraz viac využívať inteligenciu. Monitorovanie a riadenie v reálnom čase prostredníctvom senzorov a automatizovaných riadiacich systémov zvyšuje stabilitu a ovládateľnosť procesov. Súčasne využitie analytiky veľkých dát optimalizuje údaje o raste, čím sa zlepšuje kvalita kryštálov a efektivita výroby.
Technológia prípravy vysokokvalitných monokryštálov karbidu kremíka je jedným z aktuálnych horúcich bodov vo výskume polovodičových materiálov. S neustálym pokrokom technológie sa technológia rastu kryštálov karbidu kremíka bude naďalej vyvíjať a zdokonaľovať, čo poskytne pevnejší základ pre použitie karbidu kremíka vo vysokoteplotných, vysokofrekvenčných, vysokovýkonných a iných oblastiach.
Čas uverejnenia: 10. júla 2025